האתגר הבסיסי של עיצוב Valvetrain

כל מנוע של אוטו-מעגל חייב לנשום ביעילות על פני מגוון רחב של מהירויות ועומסים.השיוולט שולט בתזמון, להרים, ומשך הצריכה ואירועים שסתום ממצה, המשפיע ישירות על כמה תערובת דלק אווירי מרוויחה את הגליל וכמה גזים פליט לחלוטין לעזוב את מערכת היחסים המסוימת של מערכת ההפעלה המסורתית, כמו גם מנגנוני ייצור קבוע קבוע, מהנדסים חייבים לבחור פרופיל הערכה יחיד המייצג פשרה בין מהירות נמוכה לחיכוך אווירי, לבין יציבות גבוהה, לבין לחץ אווירי, לבין אובדן כוח מכני, כגון ירידה מהירה, לבין ירידה מהירה, לחץ אווירית, לבין ירידה מהירה, לחץ אווירית, לחץ אווירית, לחץ אווירית, כמו אובדן כוח.

קביעת ההפסדים

ביקורות אנרגיה מפורטות על מנועי ייצור לחשוף כי הפסדים המשאבה יכולים לצרוך 10-15% של עבודה מסומן עומסי אור, בעוד חיכוך שסתום מהווה 6 עד 10% של חיכוך מכני הכולל.הפסדים אינרטיים, אם כי לא ישירות עונש דלק, להגביל את מהירות המנוע המקסימלית ולהכריח את השימוש של מעיינות שסתום קשיח יותר, אשר בתורו מגביר את החיכוך.

Valve Timing: From Phasing to Full Authority

תזמון שסתום משתנה (VT) היה הצעד העיקרי הראשון לקראת שליטה גמישה של שסתום. על ידי שינוי המיקום הזוויתי של הסוופט ביחס crankshaft, המנועים יכולים לייעל את החתך לתנאים שונים. at idle, חפיפה מינימלית שומרת על החלקה והיציבות של מערכת VT גבוהה, תוך שיפור מתמיד של שימושים ממצה כדי למשוך מטען טרי לתוך נפח גלילי, או יעילות חשמלית מתקדמת באופן עצמאי.

קמטה חשמלית

ראשי תיבות הידראוליים תלויים בלחץ שמן המנוע, אשר משתנה עם מהירות וטמפרטורה, הגבלת קצב התגובה במהלך תחילת הקר או מחזורי נמוך rpm תפעול.מערכות כמו VVT-iE של טויוטה ו-VVT-iE ו-Vos של BMW משתמשים כעת במנועים חשמליים כדי לסובב את ה-TototoFate ישירות על מנת להתאים את רמת הדלק של 25% בלבד, כך שתלויה ב-Epline ב-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-iLT-i-i- 300-i-CDC משתנה שינויים בשלב ה-Intenine בשלב ה-Intentopine בשלב חשמלי של דלק נמוך יותר מ-Intentotototototototonapine בשלב של צריכת דלק סטנדרטי בתנאי צריכת דלק נמוך יותר מ-iLT-Intane באופן עצמאי בתנאי צריכת דלק נוזלי, בתנאי שמן, בתנאי צריכת דלק נוזלי, בתנאי שמן, בתנאי דלק נוזלי, בתנאי דלק נוזלי, בתנאי דלק נוזלי, אשר ניתן להתאים את רמת דלק נוזלי, כלומר, תוך שימוש ב-iLT-iLT-iLT-In-iLT-iLT-i

פרופיל Multi-Stage Switching

בעוד phas משנה את התזמון, זה לא יכול לשנות להרים או משך. VTEC של הונדה ומערכות דומות (למשל, Mitsubishi MIVEC, טויוטה Valvematic) לספק שניים או שלושה פרופילים נפרדים העוסקים באמצעות זרועות מתג הידראוליות עם לחץ דם נמוך, פרופיל קצר טווח עבור עומסי ביניים נמוכים ובינוניים להפחית חפיפות ולהפחית פרופילים, תוך כדי אופטימיזציה של יחידת לחץ גבוה יותר, תוך כדי הפחתה מהירה של מנועים.

Valve Lift: The Throttle

החמאה השוטפת הקונבנציונלית יוצרת הפסדים על ידי כך שהמנוע ימשוך ואקום במהלך ניתוח עומס חלקי. מערכות רצף משתנה (CVL) להסיר את ההגבלה על ידי שליטה בכמות האוויר הנכנס ללוח רק באמצעות מברשות הצריכה ותזמון.המערכת של Valvetronic, שהוצגה בשנת 2001 ועכשיו בדור השלישי שלה, משתנה צריכת מ 0.3 ל-9 מ"מ באמצעות ירידה מוקדמת של מערכת ניקוי, רק על ידי שינוי איטי של מנועים.

ההשפעה של Valvetronic מרחיבה את התגובה והפליטה של קוצר נשימה ללא עיכוב פתיחת חמאה, מומנט המנוע מגיב כמעט מיד לקלט פדראלי בשילוב עם הזריקה ישירה וזעזועים, המערכת מאפשרת למנוע מצמצם את השימוש באופן טבעי במסום ותגובה של כלי רכב B48 ו- B58 מהשגת שיפורים של דלק משולב של 5-7% בתנאי לחץ אווירי (במיוחד בטווח הארוך) בלחץ חשמלי (Ren) בלחץ זמן קצר).

שם הסרטון: Camless Valvetrains: The Ultimate Freedom

הסרת ה-Samshaft לחלוטין ושליטה בכל שסתום באופן עצמאי באמצעות אלקטרומגנטי, אלקטרו-hydraulic, או pneumatic Actuators מציעה את הגמישות הגדולה ביותר.ללא מגבלות של פרופיל קבוע, תזמון, מעלית, וניתן לייעל את משך הזמן על מנת להשיג דיוק לכל ציילון, על בסיס מחזור.זה מאפשר תכונות כגון cylinder deactivation ללא חומרה ייעודית, על ידי Atkinson, מחזור פנימי, אך לא להגיע באופן מלא של שינויים, למרות התקדמות של מערכות בקרה, אך ורק לאחרונה.

אלקטרומגנטי Valve Actuators

ניסיונות מוקדמים של Aura Systems ו Valeo השתמשו אלקטרומגנטיות כפולות כדי להחזיק שסתום פתוח או סגור, עם מעיינות לספק מיקום נייטרלי.הבעיה הקריטית היא נחיתה רכות - צמצום מהירות ישיבה מתחת ל 0.05 מ"מ / s כדי למנוע רעש וללבוש. מודרני שליטה על אלגוריתמים של חישה ומודלים מתקדמים של שליטה חיזויית השיגו זאת, אבל הכוח החשמלי הנדרש נשאר גבוה, בסביבות 200–400 ל- W-6,000 במשילמה ב-R.

מערכות אלקטרו-hydraulic ו-Freevalve

הטכנולוגיה החופשית של Koenigsegg משתמשת pneumatic /hydraulic Actunig נשלט על ידי שסתום solenoid מהיר, נבדק על מנוע Saab 9-5, הוא הראה שליטה שסתום עצמאית יותר המסוגל לעבור בין נזיחה נוצץ ו 48 מגוגן מטען שלילי להגדיל את צריכת הדלק הנוכחית (HCCI) בזמן אמת.

חומרים מתקדמים ו-Cotings: Reducing Mass and Friction

המרכיבים של ה-Sixatingtrain - ערימות, מעיינות, משמרות ומרים - חייבים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות ועומסי אופניים תוך צמצום מסה. שסתום אור מאפשר מעיינות רכים יותר, אשר להפחית חיכוך ומאפשר מהירויות מנוע גבוהות יותר.חומרי מדע החומר התקדם באופן משמעותי, המציע פתרונות עבור צריכת והן לשסתום ממצה.

טיטניום וסופרבולוי

⁇ טיטניום כמו Ti-6Al-4V מציעים ירידה במשקל של 40% על פלדה, חיתוך שסתום צריכת טיפוסי מ-75 גרם ל-40 גרם.זה מאפשר לכוחות האביב להיות מופחת על ידי 10-15%, הורדת כונן ה-Samshaft ל- טיטניום של עמידות ללבוש ירודה דורש ציפויים כגון DLC או chromium nitride על הזרוע ו-For exhaustttttts, מעל 750 מעלות צלזיוס, כמו לחץ כבד כל כך נמוך יותר מ-Ricolicol-Ricol-Ricol-Ricol-Ricol-Ricol-Ricial, אך כל כך, כמו סגסוגת לחץ כבד של צריכת לחץ על גבי סגסוגת לחץ על גבי סגסוגת לחץ כבד של ניקוטין-Ricol-Ricol-R.

Ceramics ו Composites

ניטריד (Si3N4) ו-סיליקון carbide (SiC) מציעים צנות כ-40% נמוך יותר מאשר פלדה בשילוב עם קשיחות חמה מעולה, מה שהופך אותם אידיאליים עבור שסתום ממצהירים עתירי זמן גבוהה.הם דורשים לא להתקרר אלומיניום ומתנגדים ללבוש טוב יותר, אבל שיפורי פלדה גבוהים יותר יש רק שימוש שלהם כדי לחקור אבטיפוסים.

המונחים: low-Friction Kinematics and Surface Engineering

גם עם חומרים אופטימליים, הגיאומטריה של מגע בין סוואט ועוקבים מכתיב הרבה מההפסדים החיכוך של שסתום ה- 0W-8 ב-Swiiding tipets על ידי חסידים של האצבע, אשר ממירים את התנועה לגלגלים של שמן, למרות ש- 25-30% כפי שאושרו על ידי בדיקות ב-FEV.

סינרגיה עם טורבואג'ינג ו- Downsizing

היתרונות המלאים של טכנולוגיות שסתום מתקדמות הופכים ברורים כאשר משולב עם זעזוע, הזריקה ישירה וניהול מנוע אינטליגנטי.תזמון שסתום משתנה מכוון לדינמיקה הדופק של turbo scroll יכול להרחיב את עקומת ה- torque באופן דרמטי.Mazda's Skyactiv-G מנוע מסייע להפחית את צריכת הדלק המשולבת במהירות גבוהה עם סגרה מאוחרת כדי להשיג מחזור מילר, ביעילות להפחית את יעילות נמוכה יותר של לחץ אווירי לחץ דם נמוך יותר כמו לחץ דם נמוך יותר מ-חום נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מ- 15%.

Cylinder Deactivation ודינמיקה דלג אש

הפחתת ה-OEMI של Cbusinder כבר בשימוש על מנועי V8 גדולים, אבל הפעלת שסתום מודרנית מאפשרת לו על ארבעה מנועים צילינדרים עם מינימום NVH עונשים.טכנולוגיית דלג דינמי של דלפי דה דלגת אש מנקה את ה- FTP-Rate שלהם על בסיס מחזורי של אספקת דלק במהירות גבוהה ללא חסימות של סולנואידים במרומיאלים.

שליטה באלגוריתמים ומימוש בזמן אמת

מרחב ההסתה המורחבת שהוצג על ידי מברשות משתנה - נקודות תורן של ה-Uple, הסרת פרופילים, ו- cylinder deactivation מצבי - דורש אלגוריתמים שליטה מתוחכמת. ECUs מודרניים משתמשים ב- Model- Model-based to אימות Structure Logic עם מחזורי זמן אמיתיים של אופטימיזציה, חמצן, ולפעמים ב-cy-Dird לחץ טרנסדוקציוניסטים מלאכותיים מוחלים יותר כדי לגלות חיזויים כגון שיטות הפעלה יעילות של מנועי בקרה עצביים.

ייצור ו Scalability

אימוץ נרחב של רכיבי שסתום מתקדמים תלוי בייצור יעיל של ספקים כמו Mahle, Eaton, ו-Shaeffler יש מערכות מודולריות כדי לכסות משפחות מנוע מרובות עם פלטפורמת חומרה אחת, תוך הבחנה ביצועים באמצעות תוכנה. גישה זו הביאה תזמון מסתם משתנה למכוניות תחת $20,000.

כיוונים עתידיים ואינטגרציה עם מערכות היברידיות

גם כאשר התעשייה נעה לקראת שאיפת חשמל, מנוע ה-אוטו-מעגל יישאר מקור המניעה העיקרי לדור אחר לפחות.העשור הבא יראה כמה מגמות:

  • (FLT:048 V ההיכלות קלה:FLT:1ir חשמליים מנועים יכולים להחליף את כונן הגישה הקדמי ולספק phasing vulshaft מהירה, המאפשר ההפעלה ללא רעש החגורה ומעברים מהירים יותר. רכזי התחלה משולבים עם 48 V בשלבי הסימון מאפשרים ניתוק גלילי במהלך החוף.
  • (FLT:0) משולב מפולטים: ההרחבה 1 (FLT:1) על ידי הורדת טמפרטורת גז ממצה, הם מאפשרים חומרים טורבו זולים יותר ותזמון אגרסיבי יותר בעומסים גבוהים, תוך צמצום דחיית החום למקרר.
  • (FLT:0) ניהול אנרגיה מועדף: FLT:1uing GPS ונתונים בענן כדי לצפות שטח ותנועה, ECU יכול לפתח אסטרטגיות שסתום מראש עבור יעילות אופטימלית על פני מגזרי הכביש הקרובים.
  • (FLT:0) פליטות מונעות באמת עמידה: FLT:1 למערכות Valvetrain אשר יכול להגדיל במהירות את enthalpy עבור זרז חימום זרז יהיה חובה כמו תקני RDE להדק.

המחקר כבר מכוון ליעילות תרמית של 45% ליצרניות ייצור מנועי ניצוץ - דמות שפעם חשבה כבלתי אפשרית. לולאות אופטימיזציה גלובליות שמשתולות שליטה, זריקת דלק, ותזמון ניצוץ הן מפתח להשגת המטרה הזאת.עבור תובנה עמוקה יותר בטכניקות אופטימיזציה אלה, מתייחס ל-FLT:0 מחקר זה על בקרת חנקות מבוססת מודל 1LT נוסף, עבודה מתמשכת באוניברסיטאות אלקטרו-אודליות להבטחות הבאות על פערים של גיל המעבר.

מסקנה

מערכת שסתום מודרנית הפכה מקישור מכני גרידא למערכת אינטליגנטית, דינמי שיכולה לשנות את פעולת המנוע על בסיס הרגע-על-ידי-החינוך.כל חידוש - בין אם תזמון משתנה, תזמון מתמשך, החלמה ללא הפסקה, או חומרים מתקדמים - מקנה את ההפסדים ההיסטוריים של מחזור אוטו, מתן צפיפות כוח גבוהה יותר, צריכת דלק נמוכה יותר, ולהפחית פליטות.